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자동차 개발 공정에 입증된 로보틱스 기술 적용하기
Renault - ROS Toolbox 및 Simulink 통합을 통한 ADAS 프로토타이핑 개선 사례
자동차 설계에서 혁신은 끊임없는 원동력이며, 매 후속 세대에서 새로운 특징과 기능이 도입됩니다. 끊임없이 진화하는 자동차 기술의 환경에서 Renault는 현재 자동차 시스템의 요구사항을 충족하기 위해 SOA(서비스 지향 아키텍처) 도입을 선도하고 있습니다. 이러한 건축적 접근 방식은 기존 프레임워크에서 모듈식, 유연한 설계로 근본적으로 전환되는 것을 의미합니다. 자율주행과 같은 복잡한 기능을 통합하려면 유연성이 필수적입니다.
SOA를 사용하면 자동차 시스템을 네트워크를 통해 통신하는 개별 서비스로 분해하여 확장성과 재사용성이 더 뛰어난 구성 요소를 사용할 수 있습니다. 특히 차량이 "바퀴 달린 컴퓨터"와 더욱 비슷해지고, 전체 시스템을 대대적으로 개편하지 않고도 새로운 기술이나 업데이트를 통합할 수 있는 빠른 개발 주기와 더 큰 유연성이 필요해짐에 따라 이는 매우 중요합니다.
현재 자동차 시스템은 여러 센서와 액추에이터가 긴밀하게 작동해야 하므로 복잡성이 증가함에 따라 Renault는 SOA로 전환하고 있습니다. SOA를 채택하면 Renault는 다양한 차량 구성 요소를 독립적으로 개발하고 테스트하면서도 이들 구성 요소가 원활하게 함께 작동하도록 보장할 수 있습니다.
SWU에서 차량 SOA 애플리케이션까지: 애플리케이션에는 하나 이상의 SWU와 클라이언트 호출자가 포함되어 있습니다.
자동차 설계를 위한 로보틱스 툴
이러한 전환을 용이하게 하기 위해 Renault는 하드웨어에 무엇이든 구현하기 훨씬 전에 빠르고 독립적인 테스트와 프로토타입 제작이 가능한 시스템을 개발했습니다. Simulink® 제품은 Renault가 SOA 기반 미래로의 전환을 고려하면서 소프트웨어 유닛과 이를 완전한 애플리케이션으로 구성하는 작업을 간소화하는 데 도움이 되었습니다.
" Simulink 및 ROS Toolbox를 사용한 우리의 지속적 통합 흐름을 통해 개발자 릴리스에서 프로토타입 제작, 실제 대상에 대한 배포까지 1시간 이내에 완료할 수 있습니다."
Renault는 이러한 엔지니어링 요구사항을 해결하기 위해 ROS Toolbox 및 Simulink와 같은 통합 고급 개발 툴을 활용했습니다. 전통적으로 로보틱스와 관련된 ROS(로봇 운영 체제)는 다양한 소프트웨어 구성 요소 간의 효과적인 통신을 가능하게 하는 미들웨어 기능을 포함하여 자율주행 차량 개발을 지원하는 강력한 프레임워크를 제공합니다.
이러한 통합을 통해 효율적인 프로토타입 제작이 가능해지며, 특히 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 테스트 절차에서 유용합니다. Simulink는 Renault의 워크플로에서 중요한 통합 툴로 작동하여 소프트웨어 기반 설계를 모델 기반 설계에 연결합니다. Simulink와 함께 ROS Toolbox를 사용하여 Renault는 효율적인 프로토타입 제작을 위한 미들웨어로 ROS를 통합할 수 있었으며, 특히 ADAS 테스트 절차를 개선하는 데 도움이 되었습니다.
Pierre Muratory가 이끄는 통합 팀은 ROS 기반 프로토타입 플랫폼과 차량 소프트웨어 아키텍처의 글로벌 표준인 생산 AUTOSAR 플랫폼을 포함한 다양한 대상에 Simulink 모델을 배포하는 데 중점을 두고 있습니다. 팀은 CI/CD(지속적 통합 및 지속적 개발)를 수행하여 변경 사항이 있을 때마다 각 대상의 파이프라인을 자동으로 업데이트합니다.
Muratory는 " Simulink 사용하는 개발자의 장점은 플랫폼과 대상에 전혀 구애받지 않는다는 점"이라고 말했습니다. "우리는 Simulink를 크로스 플랫폼 툴로 사용하여 Simulink 모델의 동일한 코드 소스를 다른 플랫폼에 배포합니다."
Simulink, 소프트웨어 팩토리, CI/CD 파이프라인, 자동화된 크로스 플랫폼 ROS 코드 생성을 기반으로 하는 이러한 통합 흐름을 통해 Renault는 개발자의 모델 릴리스에서 차량 프로토타입 제작 및 테스트를 위한 통합 코드 실행으로 신속하게 전환할 수 있습니다.
Muratory는 "Simulink 및 ROS Toolbox를 사용한 지속적 통합 흐름을 통해 개발자 릴리스에서 프로토타입 제작 및 실제 대상에 배포까지 1시간 이내에 완료할 수 있습니다."라고 말했습니다.
며칠 또는 몇 주가 걸리던 사이클 시간을 단 1시간으로 대폭 단축한 것은 Renault의 ADAS 프로토타입 제작과 초기 기능 검증 작업에 있어 획기적인 전환점입니다. Muratory의 통합 팀에서 자동 생성된 코드를 통해 가능한 이 가속화된 프로세스를 통해 엔지니어는 프로덕션 롤아웃 이전에 최첨단 기능을 테스트하기 위해 ROS 노드를 빠르게 가동할 수 있습니다. Pascal Bedouet는 이러한 민첩성을 최대한 활용하는 팀을 이끌고 고급 통신 및 ADAS 프로토타입을 위한 ROS 인프라 활용에 중점을 둡니다.
ROS 프레임워크를 사용한 ADAS 프로토타입 제작.
ROS를 도입하면 개발자는 개발자 Simulink 모델을 테스트 차량과 쉽게 통합할 수 있습니다. ROS 아키텍처는 SOA 원칙과도 잘 맞아떨어지므로, Renault는 실제 운영에 들어가기 전에 ROS에서 미래의 서비스 지향 소프트웨어 설계를 테스트할 수 있습니다. ROS 프레임워크에서 테스트를 실시하면 분산 서비스 기반 아키텍처가 향후 SOA 차량 플랫폼에서 의도한 대로 작동할 것이라는 확신을 얻을 수 있습니다.
향상된 통신을 위한 ROS 활용
Renault는 ROS 2도 채택했습니다. 이는 ROS를 지원하는 비영리 단체인 Open Robotics가 가까운 미래에 지원을 중단할 계획인 ROS의 업그레이드 버전입니다. ROS 2는 자동차 설계에 상당한 이점을 제공합니다. 이 솔루션은 자율주행 기능에 필수적인 실시간 작업을 지원하고 차량의 상호 연결된 시스템 간에 보다 안정적인 데이터 분배를 가능하게 하는 고급 미들웨어 기능을 포함하는데, 이는 이전 버전의 ROS에서는 불가능했습니다.
"SOA 도입은 Renault의 전략적 움직임이며, Simulink의 ROS 2 서비스 서버에 대한 중요한 지원은 SOA 애플리케이션을 발전시키는 데 중요한 역할을 했습니다."
Bedouet는 "이제 ROS 2와 DDS(데이터 분산 서비스)와 같은 새로운 미들웨어를 통해 오늘날 실시간 성능에 도달하고 이를 충족할 수 있습니다."라고 말했습니다.
MathWorks 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하여 SOA에서 더 잘 작동할 수 있는 기능을 툴박스에 통합하는 등 Renault의 전환 과정을 지원했습니다. 여기에는 시스템의 다양한 구성 요소에 대한 더 많은 사용자 정의 메시지를 작성하고, Simulink ROS 2 서버 블록을 설계하고, Renault의 특정 실시간 요구사항을 충족하는 것이 포함되었습니다. Renault는 MathWorks와의 긴밀한 협력을 통해 큰 지연 없이 이러한 과제를 극복했습니다.
Muratory는 "SOA 도입은 Renault의 전략적 움직임이며 Simulink의 ROS 2 서비스 서버에 대한 중요한 지원은 SOA 애플리케이션을 발전시키는 데 중요한 역할을 했습니다."라고 말했습니다.
Renault의 피드백은 MathWorks가 ROS Toolbox를 업데이트하는 데 도움이 되었으며, 이는 다른 고객에게도 도움이 될 것입니다. MathWorks의 로보틱스 제품 관리자인 YJ Lim에 따르면, 점점 더 많은 자동차 회사가 ADAS 개발을 위해 ROS 2를 도입하고 있기 때문에 이는 특히 중요하다고 합니다.
ROS 2를 사용하여 ADAS 시스템을 테스트하기 위한 게시자, 구독자 및 서비스를 갖춘 SOA 시스템입니다. (이미지 출처: Renault)
Lim은 "이것은 Renault만의 문제가 아니다"라고 말했습니다. "다른 자동차 팀에도 정말 도움이 될 거예요."
ROS Toolbox로 개발 간소화
Simulink를 ROS Toolbox와 함께 사용하여 생기는 핵심적인 이점은 개발자가 ROS 프레임워크의 통합 세부 사항이나 특성을 다루는 것이 아니라 알고리즘에만 순전히 집중할 수 있다는 것입니다. 설계가 포함된 Simulink 모델은 MATLAB® 및 Simulink를 사용하여 Renault의 통합 팀이 설정한 지속적 통합 워크플로를 통해 다양한 대상에 대한 배포 가능한 코드로 자동 변환됩니다.
" MathWorks 팀의 지원은 우리가 예정보다 일찍 차세대 ADAS 기능을 배포하고 테스트할 수 있도록 하는 데 큰 도움이 되었습니다. 이러한 민첩성은 우리 차량에 새로운 기능을 성공적으로 도입하는 데 있어 초석이 되었습니다."
Renault의 최첨단 자동차 소프트웨어는 관련된 엄청난 규모와 복잡성으로 인해 시뮬레이션의 한계를 넓히는 경우가 많으며, 일부 모델은 10밀리초마다 업데이트되는 Simulink 신호가 300,000개를 넘습니다. MathWorks 제품 엔지니어와 직접 협력할 수 있는 능력은 툴의 제약이나 성능 병목 현상에 부딪혔을 때 해결책을 찾는 데 매우 중요했습니다.
Bedouet는 "우리는 정말 거대한 애플리케이션을 개발하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리에게 효과가 있다면 전 세계 거의 모든 사람에게도 효과가 있을 것입니다."
통합 Simulink-ROS 솔루션을 통해 Renault는 자동차 기능 안전에 대한 엄격한 안전 인증인 더 높은 ASIL(자동차 안전 무결성 수준)을 달성할 수 있습니다. Bedouet는 ASIL 인증을 포함하여 앞으로 이 분야와 다른 변화하는 산업의 요구사항에 대응하기 위해 MathWorks와 협력할 계획입니다.
Bedouet는 "현재 인증된 미들웨어 없이는 달성할 수 없는 안전에 대한 ASIL과 같은 인증을 달성하는 것은 대단한 일이 될 것"이라고 말했다.
Simulink를 사용하여 SOA 원칙과 ROS 프레임워크 및 모델 기반 설계를 통합하는 데 앞장섬으로써, Renault는 미래의 지능형 차량을 위한 모듈식, 업데이트 가능, 풍부한 기능 및 안전 인증을 갖춘 자동차 소프트웨어 시스템 분야의 업계 리더로 자리 매김하고 있습니다.
Bedouet는 " MathWorks 팀의 지원은 우리가 예정보다 일찍 차세대 ADAS 기능을 배포하고 테스트할 수 있도록 하는 데 큰 도움이 되었습니다."라고 말했습니다. "이러한 민첩성은 우리 차량에 새로운 기능을 성공적으로 도입하는 데 있어 초석이 되었습니다."
커넥티드 차량 운전석과 통신 네트워크 개념.
